專利名稱：可編程任意整形超快電脈沖發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及超快電子學領域，特別涉及一種可編程任意整形超快電脈沖發(fā)生器。
60年代初，激光器發(fā)明不久，人們就認識到超強激光脈沖在探索新能源、揭示大自然的奧秘方面，有著十分重要的意義。在大型超激光系統(tǒng)中，對激光振蕩源輸出的激光脈沖進行整形是必不可少的一個環(huán)節(jié)，新一代ICF(Inertial Confined Fusion)驅動器對輸入到靶面的激光脈沖提出了更高的要求，不僅要求它具有輻照的均勻性，而且要求其在時域上必須具有一定的形狀，調整激光脈沖的形狀，是為了使ICF能夠最大限度地利用激光脈沖的輸出能量；還要求其多路激光輸出脈沖具有任意整形的能力，在頻域上進行一定量的頻譜展寬，將頻帶展寬則是為了克服高功率激光裝置中受激布里淵散射光對器件的損傷及對脈沖形狀的影響。需要指出的是，整形激光脈沖的獲得是通過集成光學光導調制器或普克爾盒來進行的，而獲得的激光脈沖形狀則是由加在光波導調制器上的超快電脈沖的形狀所決定的，因此對任意整形超快電脈沖的研究無疑是十分重要的。正是由于激光系統(tǒng)不斷提出的高要求，超快電脈沖整形技術經歷了一個從無到有、從簡單到復雜的過程。最初的超快電脈沖整形器是由兩條微帶傳輸線和一系列的電阻構成，通過調節(jié)微帶線長度和電阻的阻值改變方波信號的幅度和形狀，這種方法的缺點是，當需要調整輸出波形時，需要更換電阻阻值，這就給使用帶來了不便，也不能程控化處理。
本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提出一種可編程任意整形超快電脈沖發(fā)生器，通過改變加在高速場效應管柵極上的偏置電壓值，就可以實現對輸入方波電脈沖的整形，其優(yōu)點是，調整方便，并可以通過計算機進行調整，可縮短脈沖響應時間，提高整形脈沖的時域調整精度，加長整形脈沖的時域調整范圍。
為達到上述目的，本實用新型的解決方案是計算機控制的多路高精度偏置電源通過多路數據傳輸線與整形脈沖電路的n個的基本單元電路中的場效應管的柵極相連接；整形脈沖電路由n個基本單元電路組成，整形脈沖電路中的脈沖輸出微帶線的首端接直流電壓，末端接到光導調制器上；基本單元電路包括一(GaAs)場效應晶體管，場效應晶體管的源極接地、漏極接到輸出脈沖微帶線上，柵極接直流偏置電壓(Vb)并通過電容接到觸發(fā)微帶傳輸線上，輸出脈沖微帶線通過電阻接直流電壓。
以下結合附圖對本實用新型做進一步描述。


圖1-A是本實用新型的基本章元電路圖；圖1-B是本實用新型的基本單元電路中的觸發(fā)脈沖波形圖；圖1-C是本實用新型的基本單元電路中的輸出脈沖波形圖。
圖2-A是本實用新型的整形脈沖電路圖；圖2-B是本實用新型的整形脈沖電路觸發(fā)脈沖工作波形圖；圖2-C是本實用新型的整形脈沖電路輸出脈沖工作波形圖；圖3是本實用新型的計算機控制多路偏置電源11電路框圖。
先參見圖1A、圖1B、圖1C，(GaAs)場效應晶體管1的源極接地、漏極接到輸出脈沖微帶線3上，柵極接直流偏置電壓(Vb)并通過電容接到觸發(fā)微帶傳輸線2上，輸出脈沖微帶線3的首端通過電阻接的直流電壓。由于場效應晶體管1的柵極與源極間的夾斷電壓為-2.2V，而所加的偏置電壓(Vb)為-2.5V，低于場效應管的夾斷電壓，因而使場效應管1截止，所以，只有當高于0.3V的觸發(fā)信號傳輸偶合到場效應晶體管1的柵極時，加在柵極與源極的電壓高于夾斷電壓才能使場效應晶體管1導通?；締卧娐返墓ぷ髟矸秩?1)、見圖1-A和圖1-B(a)、圖1-C(a)，將1V的觸發(fā)脈沖輸入到觸發(fā)微帶傳輸線2上；(2)、見圖1-A和圖1-B(b)、圖1-C(b)，當觸發(fā)脈沖通過場效應管1時，源極與漏極間的導通電流正比于加在柵極的觸發(fā)電壓，使其導通并在輸出脈沖微帶線3上形成一個負脈沖；(3)、見圖1-A和圖1-B(c)、圖1-C(c)，此時在輸出脈沖微帶線3上產生兩個反向傳輸的脈沖，這兩個脈沖的形狀和寬度與觸發(fā)脈沖完全一樣，但與觸發(fā)脈沖的極性相反，左行的脈沖被終端負載吸收，右行的脈沖形成整形脈沖的一個基本單元，產生的基元脈沖幅度大小取決于加在柵極上的偏置電壓(Vb)。
再參見圖2-A、圖2-B、圖2-C的整形脈沖電路和波形圖，它包括兩個以上的圖1-A的基本單元電路組成的整形脈沖電路、計算機控制的多路高精度偏置電源11及相同路數據傳輸線組成。計算機控制的多路高精度偏置電源11通過多路數據傳輸線與整形脈沖電路中的n個的基本單元電路中的場效應管的柵極相連接。整形脈沖電路中的脈沖輸出微帶線的首端接直流電壓，末端接光導調制器上。其工作原理是用幅度為不低于1V、半寬度為1ns的方形波脈沖作為觸發(fā)輸入的信號源，當方形波的觸發(fā)信號輸入后，最先觸發(fā)場效應管Q1使其導通，導通的程度由計算機空制的多路電壓源輸出的偏置電壓(Vb)決定，這樣在脈沖輸出脈沖微帶線3上就產生了和觸發(fā)脈沖極性相反、相向傳輸的兩個脈沖，向左傳輸的脈沖通過阻抗匹配并加以吸收，只有向右傳輸的兩個脈沖才能進行疊加；當向右傳輸的脈沖剛剛通過下一個管子Q2時，觸發(fā)脈沖又使Q2導通并產生一個和觸發(fā)脈沖極性相反、幅度可調的電脈沖，依次類推，直到Qn導通。這樣就在輸出脈沖微帶線3上產生了n個脈沖，n個脈沖的疊加結果就形成了一個波形任意可調的脈沖，此脈沖加在光導調制器上，達到對激光輸出脈沖整形的目的。輸入的觸發(fā)脈沖見圖2-B，輸出可調脈沖的波形見圖2-C。輸出脈沖調整的精度由兩個場效應管之間的觸發(fā)傳輸微帶線2與輸出脈沖微帶線3的長度之差所決定，變形脈沖的持續(xù)時間由變形電路的長度(或者說基本單元電路的個數，即n的大小)所決定。
參見圖3，計算機控制多路偏置電源11電路包括微處理器CPU4、程序存儲器ROM5、數據存儲器RAM6、接口電路7、功能控制及顯示電路8、高精度電壓源9和路數據傳輸線10組成。高精度電壓源9通過n路數據傳輸線10與整形脈沖電路的n個的基本單元電路中的場效應管的柵極相連接；其工作原理是用戶在儀器面板通過功能控制及顯示電路8進行設置，微處理器4經程序存儲器5和數據存儲器6進行運算，然后通過接口電路7對高精度電壓源9進行控制，其結果經多路數據傳輸線10輸出多路模擬電壓為任意整形脈沖發(fā)生器提供偏置電源。
由于采用了任意整形脈沖發(fā)生器，通過改變多個場效應晶體管的柵極偏置來達到對輸入脈沖的整形目的，縮小了脈沖響應時間(脈沖響應時間為300ps)，提高了整形脈沖的時域調整精度(時域調整精度為50ps)，加長了整形脈沖的時域調整范圍(時域調整范圍6ns)，并且因為采用計算機控制的多路高精度偏置電源，使調整更加方便和靈活，真正做到對整形超快電脈沖進行任意編程和調整。
附圖中，各坐標的橫軸表示時間，縱軸表示電壓V。
權利要求1．一種可編程任意整形超快電脈沖發(fā)生器，它包括計算機控制的多路高精度偏置電源(11)，其特征在于計算機控制的多路高精度偏置電源(11)通過多路數據傳輸線與整形脈沖電路的n個的基本單元電路中的場效應管的柵極相連接。
2．根據權利要求1所述的可編程任意整形超快電脈沖發(fā)生器，其特征在于整形脈沖電路由n個基本單元電路組成，整形脈沖電路中的脈沖輸出微帶線的首端接直流電壓，末端接到光導調制器上。
3.根據權利要求1所述的可編程任意整形超快電脈沖發(fā)生器，其特征在于基本單元電路包括一場效應晶體管(1)，場效應晶體管(1)的源極接地、漏極接到微帶輸出脈沖微帶線(3)上，柵極接直流偏置電壓(Vb)并通過電容接到觸發(fā)微帶傳輸線(2)上。
專利摘要一種可編程任意整形超快電脈沖發(fā)生器,它包括計算機控制的多路高精度偏置電源和通過n條數據傳輸線連接的n個任意整形脈沖發(fā)生器基本單元電路組成,其特點是:對整形超快電脈沖調整方便,并可以通過計算機進行調整,還可縮短脈沖響應時間,提高整形脈沖的時域調整精度,加長整形脈沖的時域調整范圍。
文檔編號H03K5/01GK2456373SQ0026139
公開日2001年10月24日 申請日期2000年12月13日 優(yōu)先權日2000年12月13日
發(fā)明者劉進元, 劉百玉, 張工力 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所